JPH054599B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、冷凍装置の蒸発器などとして使用す
るため積層型熱交換器に関する。

［従来の技術］ 伝熱媒体の出入口を備えており、偏平な薄い盤
状をなす多数の偏平管を各出入口がそれぞれ連接
されるようにして積層合体させた構造を持つた、
主として冷凍装置の冷媒蒸発器として使用され
る、当業界でいう所の積層型熱交換器は、第１４
図および第１５図に示された如き一般的構造を備
えている。

第１４図は冷媒蒸発器としての熱交換器の正面
図、第１５図はその部分拡大断面図、第１６図は
冷媒蒸気圧のかかりかたを示し、第１７図は熱交
換器内における冷媒の流れ方を説明した部分断面
図であつて、Ａ１，Ａ２……は薄い盤状をなす偏
平管群、Ｂ１，Ｂ２……は偏平管Ａに設けた冷媒
分配管または集合管の挿通用孔の周辺部を膨出さ
せて形成された冷媒の出入用ポート部、ａは相隣
るポートの固着面、ｂは相隣る偏平管Ａの下端部
の接合固着個所、ｄは２分割構造を有する偏平管
Ａの衝接合体ラインである。３は偏平管Ａ群に冷
媒を配分させるための分配管、４は配分された冷
媒を再び集合させるための集合管で、この図では
３の背後に位置する。５，６は冷媒の分配管３に
ポート部Ｂ群のそれぞれと連通されるような配置
をもつて設けられた冷媒の出口または入口孔であ
る。冷媒の分配（集合）管３，４は、盤状偏平管
Ａ群の各々のポート部Ｂを貫くようにして設けら
れている挿通用孔efを貫通させる状態のもとに組
付けられる。７と８は冷媒の循環用配管、９は偏
平管Ａ群の間〓部に取付けたコルゲートフインで
ある。

この構造の熱交換器では、配管７から供給され
る冷媒は第１７図に矢印で示されたように冷媒分
配管３に流入し、冷媒入口孔５からそれぞれ対応
する位置にあるポート部Ｂを経て偏平Ａ内を流下
し、下端に達すると管内を縦方向に２区画に分割
する仕切壁を設けた切決部を通過した後、上昇に
転じて再びポート部Ｂに戻り、冷媒集合管４に設
けられた冷媒出口孔６から集合管４内に流入す
る。冷媒は偏平管Ａ内を通過する間にコルゲート
フイン９を介して外気から気化の潜熱を吸収して
冷凍仕事を果し、再循環のために配管８を経て冷
媒圧縮機に吸入されるように構成されている。

［発明が解決しようとる問題点］ 上述の如き従来の熱交換機は、第１５図にみら
れるように、冷媒の分配管３または集合管４は、
その両端部を除いて偏平群Ａ１，Ａ２…、ポート
部Ｂ１，Ｂ２…に設けてある挿通用孔ｅまたはｆ
に単に插し通されているに過ぎない。従つて冷媒
分配（集合）管３，４とポート部Ｂに設けたその
挿通用孔ｅまたはｆとの間にはすき間ｇが存在す
ることになる。

前述の如く、冷媒分配管３からポート部Ｂ内に
吐出された冷媒は、第１６図に矢印イで示された
ように気化に伴なう蒸気圧をポート部Ｂの内壁面
に対して及ぼすので、ポート部Ｂは膨張作用力を
受けることになり、その結果として、第１には２
分割構造を有する偏平管Ａの接合固着面ｄを引き
剥がす力Ｆが、また第２には分配管３の挿通用孔
ｅの口径を拡張させて口縁部に亀裂を生じさせる
力Ｇが発生する。そして支間距離が長く中間に補
強手段を施し難いこの種の構造の熱交換器は、偏
平間Ａを構成するアルミニウムなどの金属板材の
厚みを増すことによつて耐圧強度の向上を図る他
なかつた。

さらにこの種の熱交換器では、冷媒の流路は冷
媒分配管３に設けた冷媒入口５群からそれぞれポ
ート部Ｂを経て各偏平管Ａ１，Ａ２…内に流入
し、管内の一方の区画内を流下した後、他方の区
画内を上昇して冷媒集合管４に設けられた出口孔
６に吸収されるように構成されているにもかかわ
らず、冷媒の分配（集合）管と偏平管Ａの挿通用
孔ｅ，ｆとの間にはすき間ｇが存在するために、
このような各偏平管ごとに独立した流路を確保す
ることができず、分配管３の上流側に位置する偏
平管Ａ１のポート内に一旦流入した冷媒が管内に
流下ぜす、第１７図矢印ロで示されたように、下
流側の偏平管Ａ２のポート内に短絡的に流入して
しまい、冷媒分配管３による各ポート部Ｂ１，Ｂ
２…への均等分配機能がそこなわれる不都合が伴
なつた。

本発明は、偏平管Ａのポート部Ｂの耐圧強度を
充分に高められて偏平管材料の肉厚が薄くて足り
ると共に、冷媒分配管３による冷媒分配機能を充
分に確保することのできる熱交換器を提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明の熱交換器
は、偏平方向に２分割可能であり、該偏平面に伝
熱媒体の分配管または集合管の挿通用孔を設ける
と共に、該孔の周辺部を膨出させて伝熱媒体の出
入用ポート部を形成させてなる盤状偏平管群を積
層合体し、前記挿通用孔群に挿通させる如くに前
記分配管または重合管を組付けた構造を有する積
層型熱交換器において、前記挿通用孔の周縁にフ
ランジ状部が設けられており、且つ該フランジ状
部が前記分配管または集合管に固着された構成を
採用した。

［作用］ 上記の如き構造を備えた本発明の熱交換器は、
伝熱媒体の分配（集合）管の挿通用孔の周縁にフ
ランジ状部を設けることによつて、またこのフラ
ンジ状部の長さだけ伝熱媒体の出入ポート部の厚
さ、従つてポート部の容積が縮少されることによ
つて、伝熱媒体が呈する圧力に対するポート部の
耐圧強度を高めさせる。

そしてフランジ状部を伝熱媒体の分配（集合）
管の外周面に固着させることによつて耐圧強度が
さらに大幅に向上させると共に、偏平管群の相互
間を伝熱媒体が短絡的に流れて分配管の機能が減
殺されることを防止する。

［実施例］ 以下に本発明の熱交換器を付図に基づいて具体
的に説明する。

第１図ないし第６図は自動車用空気調和装置の
エバポレータとして本発明による熱交換器の構造
説明図であつて、エバポレータは、アルミニウム
板などからなる２枚のコアプレート１と２を、例
えていえば極めて偏平な“最中の皮”状に対向し
て貼り合せ、上端部に冷媒の出入用ポート部Ｂを
設けた偏平管Ａ群を積層合体させてなる本体と、
積層合体されているポート部Ｂを插し貫くように
した組込まれており、各ポート部Ｂに冷媒を分配
し、各偏平管Ａ内を一巡した冷媒を回収し、集合
させるための冷媒分配管３と冷媒集合管４、およ
びこれら両管に接続された冷媒供給配管７および
排出配管８並びに相隣る偏平管Ａの管〓部に嵌め
込ませた伝熱面積増大用のコルゲートフイン９を
主要構成要素として成り立つている。１５は補強
用の側壁板である。

偏平管Ａは第３図および第４図に示されたよう
に、例えば厚さが0.4mm〜0.8mmの材質A3003のア
ルミニウム板の両表面に板厚比で約10％のろう材
A4004を溶融メツキ法などによつてあらかじめク
ラツドさせてあるコアプレート１と２とを、それ
ぞれ極く偏平な“最中の皮”状にプレス成形した
ものをろう付け法によつて貼り合せることによつ
て形作られている。両コアプレート１と２にはそ
の上端部に外側向きの膨出部１ａと２ａが設けら
れ、両膨出部１ａ，２ａの内側空間が偏平管Ａ内
への冷媒出入用ポート部Ｂとして機能する。また
両タンクプレート１と２にはそれぞれ偏平管Ａ内
空間を２つの区画室に分割するための上下方向の
仕切壁１ｂ，２ｂが設けられ、仕切壁１ｂ，２ｂ
の下端部が欠如していることによつて両区画室ｈ
とｉの連通路ｊが形成されている。そして区画室
ｈの上部に位置する分配管３には冷媒供給スリツ
ト３ａが、また区画室ｉの上部に位置する集合管
４には冷媒排出スリツト４ａが設けてあるので、
スリツト３ａから流入した冷媒は区画室ｈを流下
し、その下端部に到つて連通路ｊを通過した後、
上昇に転じてスリツト４ａに達する冷媒流路が形
成されることになる。コアプレート１と２にはそ
れぞれ冷媒の流路の細分化用と、偏平管Ａの補強
のための多数の打出しリブ１ｃおよび２ｃが設け
られており、２枚のコアプレート１と２が貼り合
された時、両プレートのリブ１ｃと２ｃおよび仕
切壁１ｂと２ｂとは当接されてろう付け接合され
る。なお、傾斜向に配向されているリブ１ｃと２
ｃは、その斜向方向を反対向きにすることによつ
て両リブはＸ字型に交叉した状態のもとに衝接さ
れるので偏平管Ａの構造強度が高められる。１
ｄ，２ｄはコアプレート１および２の下端縁部を
直角に折り曲げて形成されたヒレ状部であつて、
相隣る偏平管Ａの下端縁部の連結合体用部材とし
て機能する。ｌは相隣る偏平管Ａのヒレ状部の当
接面、ｄはコアプレート１および２のそれぞれの
周縁部を繞る両者のろう付け合体用接合面であ
る。

偏平管Ａの冷媒出入口ポート部Ｂの両側面には
それぞれ冷媒分配管３と冷媒集合管４の挿通用孔
１０および１１が穿たれており、それぞれの孔の
周縁にはポート部Ｂの側面に対して直角をなして
外向きに伸びるフランジ状部１２，１３が形成さ
れている。

冷媒分配管３および冷媒集合管４は、偏平管Ａ
１，Ａ２…のポート部Ｂ１，Ｂ２…の積層合体層
を、第１図および第２図に示された如く、貫通し
た状態のもとにポート部Ｂ群にそれぞれ設けられ
ているフランジ状部１２および１３に嵌合され、
ろう付け接合法によつて固着されている。冷媒分
配管３と集合管４には、各々独立した冷媒通路を
内蔵する各偏平管Ａに冷媒を供給するためのスリ
ツト３ａと冷媒排出用のスリツト４ａとがそれぞ
れポート部Ｂ１，Ｂ２…内に向けて開口するよう
に一定間隔をもつて第５図に示されたように設け
られている。

エバポレータへの冷媒の供給配管７または排出
配管８の取付手段を例示した第６図において、２
０は冷媒供給配管７または排出配管８の取付用の
金属製継手部材であつて、角筒状の本体部分２１
に両開口端の栓体２２と２３をろう付けして作ら
れている。この継手部材２０には冷媒配管７また
は８の嵌合用孔２４と、冷媒分配管３または冷媒
集合管４の管端部を嵌合させるための孔２５が設
けられている。７ａは管端部の外径を嵌合用孔２
４の口径に合致させるための絞り加工部である。
継手部材２０と冷媒配管７または８および冷媒分
配管３または冷媒集合管４とはろう付け接合によ
つて気密に合体される。

上記のような構造を備えたエバポレータの組立
方法は、従来のそれと異る所はなく、あらかじめ
ろう材がクラツドされているコアプレート１と２
および冷媒分配管３集合管４並びにろう材がクラ
ツドされていないコルゲートフイン９を第１図お
よび第２図に示された状態に仮組立し、治具によ
つて固定させたうえ、ろう付け炉に通入させるこ
とによつて組立が完了する。

第７図はエバポレータの外観斜視図であり、第
８図はエバポレータの内部での冷媒の流路を模式
的に説明した図であり、２７と２８は配管用ジヨ
イントである。ｋは各偏平管Ａ内における冷媒の
流れ方を示した流線である。

つぎに本発明による熱交換器の作動上の特徴
を、その部分的縦断面図として第９図および従来
の構造の熱交換器の部分的縦断面図としての第１
６図を参照しながら説明する。冷媒供給配管７か
ら冷媒分配管３内に送り込まれた液相冷媒は分配
管３に一定間隔をもつて設けれてている冷媒供給
用スリツト３ａから各偏平管Ａの冷媒出入用ポー
ト部Ｂに吐出され、外気熱を吸収することによつ
て気化膨脹が始まるので、ポート部Ｂの内壁面に
対して図の矢印で示されたように蒸気圧が及ぼさ
れ、既述の如く、２分割構成を有する偏平第Ａの
ろう付け接合面ｄを引き剥がそうとする力Ｆと、
ポート部Ｂの両側面の冷媒分配管および集合管の
挿通用孔１０および１１の口径を拡張させて口縁
部に亀裂を生じさせるような作用力Ｇが発生す
る。しかし従来の構造の熱交換器の部分断面図と
しての第１６図と対比すれば明らかなように、ポ
ート部Ｂはその両側面にフランジ状部１２と１３
を設けた分だけポート部Ｂの厚み（偏平方向の
巾）が狭められるので、ポートの内容積が相当程
度縮少されることによつてポート部Ｂが内圧によ
つて変形される度合が著しく少なくなり、従つて
接合面ｄに及ぼされる剥離作用力が大幅に低減さ
れる。この実施例ではポート部Ｂのフランジ状部
を含めた厚みを13.6mm、フランジ状部１２および
１３の長さをそれぞれ3.0mmに設定した。そして
フランジ状部１２と１３は冷媒分配管３に密に嵌
合させてろう付け固着されているので、ポート部
Ｂが内圧によつて膨脹し、変形させられる度合は
さらに格段に減少することになる、 ポート部Ｂと冷媒分配管３または集合管４とが
ろう付けによつて固着合体されたことによつて、
従来のエバポレータに存在した、相隣る偏平管Ａ
の各ポート部Ｂを空間的に短絡させる間隙ｇが消
滅するので、この間隙ｇのために冷媒分配管３の
分配機能が低下するという従来の構造のエバポレ
ータの別の難点も同時に解消される。

第１０図ないし第１２図に偏平管Ａのポート部
Ｂの両側面に設けるフランジ状部の別の形状事例
をそれぞれ示した。第１０図のフランジ状部３０
および３１にはその先端面に外周側向きの折り返
し部３０ａおよび３１ａが設けられているので、
フランジ状部がポート部Ｂの内圧によつてその口
径を拡張させられるのに耐える抵抗力を増大させ
ることができるし、エバポレータの構造強度の向
上にも寄与する。

第１１図に示されたフランジ状部３２および３
３は相隣る偏平管Ａの各ポート部に設けられたフ
ランジ状部が互いに重なり合つた状態のもとにろ
う付けされるように構成されているので、前記の
実施例と同様な効果が得られる。

第１２図の実施例のフランジ状部３４および３
５は、第１１図に示されたフランジ状部３２に設
けたフランジ状部の重ね合せ用膨出部が省略され
ている。

また第１３図に示された実施例では、偏平管Ａ
のポート部Ｂの内容積を極端に小さくして耐圧強
度を高めるために、両フランジ状部３６および３
７のポートの各一半部の接合固着面ｄとが直線で
結ばれるようなポート部形状が与えられている。

なお、本実施例では第８図に示すごとく冷媒の
流れは冷却分配管３から冷媒集合管４へ各偏平管
Ａ内の冷媒通路に沿つてＵ字形状に一度に流れる
ものであるが、少なくとも冷媒分配管３、さらに
は必要に応じて冷媒集合管４部に冷媒の流通を阻
止する仕切り板を設けることにより、一度に冷媒
が流れ込む冷媒通路数を減らし、各冷媒通路での
冷媒の分配量をより均一にし冷媒分配管３から冷
媒集合管４へさらに冷媒分配管３へ戻し再び冷媒
集合管４へというように繰り返し冷媒を流しても
良いことは、明らかである。

［発明の効果］ 本発明による熱交換器は次のような効果を奏す
る。

(イ) 各偏平管のポート部の両側面の冷媒分配（集
合）管の挿通用孔の口縁部にフランジ状部を設
けたことによつて、ポート部の厚さが減少した
部だけポート内容積が縮少され、冷媒蒸気圧に
対するポート部の耐圧強度を著しく向上させら
れる。そして相隣る偏平管の間隙巾は不変であ
るので、コルゲートフインの表面積も不変に保
たれる。

(ロ) 前記(イ)の効果によつて偏平管を構成するコア
プレートの肉厚を節減することができ、材料費
と重量の低減が図られる。

(ハ) ポート部のフランジ状部を冷媒分配（集合）
管に気密的にろう付けして両者を固着させたの
で、ポート部の構造強度（耐変形性）はさらに
飛躍的に向上させられる。

(ニ) 前記(ハ)の処置を講じたことによつて、従来の
熱交換器にみられた如き、ポート部の両側面の
冷媒分配（集合）管の挿通用孔と挿通配管との
間にすき間が存在しなくなるので、相隣るポー
ト部間の短絡的冷媒流は生せず、冷媒を各ポー
ト部に均等に分配でき、熱交換性能が向上され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１３図は本発明による熱交換器
の実施例図であつて、第１図は正面図、第２図は
第１図の部分拡大縦断面図、第３図および第４図
は偏平管を構成する２枚のタンクプレートの内の
一方の側断面図と平面図、第５図は冷媒分配（集
合）管の側面図と横断面図、第６図は熱交換器へ
の冷媒配管の取付方法を説明した斜視図、第７図
は熱交換器の外観斜視図、第８図は熱交換器の内
部での冷媒の流路を示した模式的説明図、第９図
はポート部に冷媒の蒸気圧が及ぼされる状況を説
明した図、第１０図ないし第１２図はポート部に
形成されるフランジ状部の別の形状をそれぞれ例
示したポート部近傍の縦断面図、第１３図はポー
ト部の形状の別の事例を示したポート部近傍の縦
断面図、第１４図ないし第１７図は従来の熱交換
器としてのエバポレータに関する図面であつて、
第１４図は正面図、第１５図は第１４図の部分拡
大縦断面図、第１６図はポート部に冷媒蒸気圧が
及ぼされる状況の説明図、第１７図は冷媒分配管
から各偏平管のポート部に冷媒が流入する状況を
示した説明図である。 図中、Ａ……偏平管、Ｂ……ポート部、１，２
……コアプレート、３……冷媒分配管、４……冷
媒集合管、３ａ，４ａ……冷媒出入口スリツト、
１２，１３……フランジ状部、ｄ……偏平管の貼
り合せ接合面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 偏平方向に２分割可能であり、該偏平面に伝
   熱媒体の分配管または集合管の挿通用孔を設ける
   と共に、該孔の周辺部を膨出させて伝熱媒体の出
   入用ポート部を形成させてなる盤状偏平管群を積
   層合体し、前記挿通用孔群に挿通させる如くに前
   記分配管または重合管を組付けた構造を有する積
   層型熱交換器において、 前記挿通用孔の周縁にフランジ状部が設けられ
   ており、且つ該フランジ状部が前記分配管または
   集合管に固着されていることを特徴とする熱交換
   器。